操作系统复习课.by fain7
第一章
操作系统的目标----有效性、方便性、可扩充性、开放性
OS的发展过程----几类典型操作系统(多道批处理、分时、实时)，每类操作系统的原理、特征及优缺点
多道批处理系统.原理：
20世纪60年代中期引入多道程序设计技术，由此形成了多道批处理系统。在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为―后备队列‖；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。
优缺点：（1）资源利用率高（2）系统吞吐量大（3）平均周转时间长（4）无交互能力
分时系统.原理：
分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。
特征（优缺点）：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性
实时系统.原理：
实时系统是指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致的运行。需求：实时控制，实时信息处理。
特征（优缺点）：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性（5）可靠性
OS的主要功能----资源管理器和用户接口
主要功能：处理机管理（进程控制、进程同步、进程通信、调度），
存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充），
设备管理（缓冲管理、设备分配、设备处理），
文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护）。
操作系统和用户之间的接口：
用户接口：联机用户接口，脱机用户接口、图形用户接口
程序接口：该接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，它是由一组系统调用组成。第二章
什么是程序的并发执行，如何用前驱图描述程序(段)间的并发执行
程序并发执行：若干个程序段同时在系统中运行，这些程序的执行在时间上是重迭的，一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，即使这种重迭是很小的，也称这几个程序段是并发执行的。（前驱图为平行四边形状）
进程的概念，进程实体的组成，进程与程序(作业)的区别
进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；计算机中正在运行的程序实例；可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体。（最基本的特征：动态性；重要特征：并发性；另外还有独立性和异步性）
进程实体：由程序段、相关的数据段和PCB三个部分便构成了进程实体。进程的实质是进程实体的一次执行过程。
进程和程序区别：
（1）进程是一个动态概念，强调执行的过程，每个进程中包含了程序段和数据段两个部分，以及进程控制块PCB；而程序是一个静态概念，程序是指令的有序集合，无执行含义；
（2）进程具有并行特征（独立性，异步性），程序则没有；
（3）一个进程可以执行多个程序（如Linux中通过exec调用），同一程序的多次执行将产生多个不同的进程。同一个程序的一次执行也可产生多个进程（如在程序中多次调用Linux中的fork）。
进程和作业的区别在于：
一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程，是分配资源的基本单位。作业是用户需要计算机完成某项任务，而要求计算机所做工作的集合。一个作业的完成要经过作业提交、作业收容、作业执行和作业完成四个阶段。而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述，是资源分配的基本单位。其主要区别关系如下：
（1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在用户向计算机提交作业之后，系统将它放入外存中的作业等待队列中等待执行；而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在于内存中；
（2）一个作业可由多个进程组成。且必须至少由一个进程组成，但反过来不成立；
（3）作业的概念主要用在批处理系统中，像UNIX这样的分时系统中，则没有作业的概念；而进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中。
进程的3种基本状态，状态间的转换已及引起状态转换的原因(基本的进程状态转换图)
就绪(Ready)状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。通过进程调度变为执行状态。
执行（Running）状态：当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。时间片用完后变为就绪状态。
阻塞(Blocked)状态：正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。
什么是进程间的两种相互制约关系--同步、互斥
进程同步（直接相互制约关系）：它主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
进程互斥（间接相互制约关系）：它主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。在多道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。
什么是信号量、什么是P操作、什么是V操作(P、V操作的处理流程，以记录型信号量为例)
信号量是Dijkstra提出的用于解决进程同步的有效工具。信号量是一个数据结构以及对其的操作。除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作wait(S)和signal(S)来访问。两个语句在执行到一半的时候不能被中断。
每次wait操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，使系统可供分配的该类资源数减少一个。每次signal操作，表示执行进程释放一个单位资源，使系统中可供分配的该类资源数增加一个。
用信号量和P.V操作机制实现互斥和同步的方法，信号量取值的含义
利用信号量和P.V操作实现进程互斥时：
（1）每个程序中用户实现互斥的P,V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V 操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。
（2）P,V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。
（3）互斥信号量得初值一般为1。其中信号量S用于互斥，初值为1。
利用信号量和PV操作实现进程同步：
PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。
使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：
（1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，那些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置那些信号量。
（2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P,V操作在程序代码中出现的位置有关。
（3）同一信号量的P,V操作要成对出现，但他们分别在不同的进程代码中。
用P、V操作实现相互合作的几个进程间的同步、共享临界资源的进程互斥(问题如经典的进程同步问题)
进程同步：把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。先私有，后公有。
用wait（消息名）表示进程等待合作进程发来的消息.
功能：等待到消息名为true的进程继续执行。
用signal（消息名）表示向合作进程发送消息
功能：发送消息名，并将其值置为true。
利用过程wait和signal描述计算进程Pc和打印进程Pp的同步关系
（1）设消息名Bufempty表示buf为空，消息名Buffull表示Buf中装满了数据。
（2）初始化Bufempty=true，Buffull=false.。
（3）描述：Pc ：A：wait(Bufempty)
计算
Buf -----计算结果
Bufempty ---false
signal(Buffull)
Goto A
Pp ：B：wait(Bufful)
打印Buf中的数据
清除Buf中的数据
Bufful ----false
signal(Bufempty)
Goto B
什么是进程的(高级)通信，类型，各类的原理
高级通信（进程通信）：用户直接利用该操作系统所提供的一组通信命令高效的传送大量数据的一种通信方式。
1) 共享存储器系统：相互通信的进程共享数据结构或存储区，通过这些进行通信。
基于共享数据结构的通信方式，基于共享存储区的通信方式
2) 消息传递系统：程序员直接利用操作系统提供的一组通信命令，不仅实现大量数据的传
递，而且还隐藏了通信的实现细节。
数据交换是以格式化的消息为单位的（报文）。（分为直接和间接通信两种方式）3）管道通信：用于连接一个读进程和一个写进程的共享文件，pipe文件。
管道机制提供的能力：互斥，同步，确定存在才通信。
第三章
对于本章内的基本调度算法：算法思想、就绪队列的组织、是抢占还是非抢占
FCFS算法思想：
当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
FCFS是非抢占式的调度算法。
短作业（进程）优先调度算法思想：
短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程优先（SPF）调度算法则是从就绪队列中选择一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。
短作业调度算法是非抢占式的调度算法。
非抢占式优先权调度算法和抢占式优先权调度算法思想：
非抢占式优先权调度算法：系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，该进程便一直执行下去，直至完成，或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方可再将处理机重新分配给另一个优先权最高的进程。
抢占式优先权调度算法：系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程，使之执行。但在其执行期间，只要又出现了另一个其优先权更高的进程，进程调度就立即停止当前进程的执行，重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。
典型的动态优先权调度算法--高响应比优先度调度算法；典型的实时调度算法--最低松弛度优先调度算法；
静态优先权和动态优先权算法思想：
静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。动态优先权是指在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的。
高响应比优先调度算法思想：
为每个作业引入动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高，则长作业在等待一定的时间后，必然会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为：优先权=（等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间
基于时间片的轮转调度算法思想：
系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。旧队首进程使用完时间片后就到就绪队列的末尾，然后处理机分配给新的队首进程。
多级反馈队列调度算法思想：
设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高，第二个队列次之。时间片越来越大。
当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一个队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度。如果一个时间片后进程尚未完成，调度程序便将该进程转入第二个队列的末尾，再同样地按FCFS 原则等待调度执行。当一个长作业从第一个队列一次降到第n个队列后，在第n队列中便采取按时间片轮转的方式运行。
仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行。
时间片轮转法中，时间片取值的影响
时间片取值的影响：如果选择很小的时间片将有利于短作业，因为它能较快地完成，但会频繁地发生中断、进程上下文的切换，从而增加系统的开销；反之，如果选择太长的时间片，使得每个进程都能在一个时间片内完成，时间片轮转算法便退化为FCFS算法，无法满足交互式用户的需求。
如何确定时间片的大小：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。这样可使大多数进程在一个时间片内完成。一般应考虑三个因素：系统对响应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。
什么是死锁，死锁产生的原因和必要条件
死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
产生死锁的原因：竞争资源、进程间推进顺序非法。
产生死锁的必要条件：互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件、环路等待条件。
处理死锁的四种基本方法--基本思想
预防死锁：设置限制条件去破坏四个必要条件中的一个或多个。
避免死锁：资源的动态分配过程中，防止系统进入不安全状态。
检测死锁，解除死锁：检测与解除互相配套。
避免死锁的银行家算法，数据结构，算法思想
银行家算法中的数据结构：
①可利用资源向量 Available；②最大需求矩阵Max；③分配矩阵 Allocation；④需求矩阵 Need。【三个矩阵间存在下述关系：Needp[i,j] = Max[i,j] –Allocation[i,j]】
银行家算法思想：
（1）如果Request i[j] <= Need[i,j]，便转向步骤（2）；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
（2）如果Request i[j] <= Available[j]，便转向步骤（3）；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。
（3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的值：
Available[j]:=Available[j] – Request i[j];
Allocation[i,j]:=Allocation[i,j] + Request i[j];
Need[i,j]:=Need[i,j] – Request i[j];
（4）系统执行安全性算法，检查此次算法分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。
安全性算法：
（1）设置两个向量：工作向量work，它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它包含有m个元素，在执行安全算法开始时，work:=Available。
Finish，它表示系统是否有足够的资源分配给进程，是指运行完成。开始时先做
Finish[i] :=false；当有足够资源分配给进程时，再令Finish[i]:=true。
（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
1）Finish[i]=false；
2）Need[i,j]<=Work[j]；若找到，执行步骤（3），否则执行步骤（4）。
（3）当进程Pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给他的资源，故应执行：Work[j]:=Work[j]+Allocation[i,j]; Finish[i]:=true; go to step 2;
（4）如果所有进程的Finish[i]=true都满足，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
第四章
逻辑地址和物理地址的概念
逻辑地址（Logical Address）是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。只有在Intel 实模式下，逻辑地址才和物理地址相等（实模式没有分段或分页机制,CPU不进行自动地址转换）；
物理地址（Physical Address）是指出现在CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果地址。（假如启用了分页机制，那么线性地址会使用页目录和页表中的项变换成物理地址。假如没有启用分页机制，那么线性地址就直接成为物理地址了）
什么是地址重定位(地址变换)，什么是静态地址重定位，什么是动态地址重定位；它们的过程、时机、是否需要硬件支持
重定位就是把程序中相对地址变换为绝对地址。通常是把在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程称为重定位。有静态重定位和动态重定位两种重定位技术。
因为地址变换通常是在装入时一次完成的，以后不再改变，故称为静态重定位。
动态重定位：在运行过程中程序在内存中的位置可能经常要改变，此时就应采用动态运行时装入的方式。动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。为使地址转换不影响指令的执行速度，这种方式需要一个重定位寄存器的支持。
对于分区、分页、分段、段页式(静态/请求)存储管理方式，掌握：
(1) 基本思想； (2) 存储管理使用的数据结构(空闲空间管理的/作业占用空间管理的)； (3) 逻辑地址的格式，地址变换的时间(静态/动态)、方法；
(4) 存储分配和存储回收过程； (5) 能否、如何实现存储共享和存储保护
分区存储管理方式：
基本思想：给每一个内存中的进程划分一块适当大小的存储区，以连续存储各进程的数据和程序，使各进程得以并发执行.
使用的数据结构：空闲分区表：记录每个空闲分区的情况，每个空闲分区占一个表目，表目包括分区序号、分区始址及分区的大小等数据项。
空闲分区链：为了实现对空闲分区的分配和链接，设置前向链接指针和后向链接指针，将所
有的空闲分区链接成一个双向链。
存储分配和存储回收过程；（1）固定分区时的分配和回收：当用户程序要装入执行时，通过请求表提出内存分配要求和所要求的内存空间大小。存储管理程序根据请求表查询分区说明表，从中找出一个满足要求的空闲分区，并将其分配给申请者。当进程执行完毕，不再需要内存资源时，管理程序将对应的分区状态置为未使用即可。
（2）动态分区时的分配和回收：动态分区时的分配与回收主要解决三个问题：分配空闲区、更新可用表、合并空闲区
动态分区时的分配方法从可用表或自由链中寻找空闲区的方法：首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法
存储共享和保护：实现了多个作业或进程对内存的共享，有助于多道程序设计，从而提高了系统的资源利用率。无法实现各分区之间的信息共享。无存储保护。
→分页存储管理方式：
基本思想：首先，进程虚拟地址空间分成大小相等的页面，进程的虚拟地址变为页号P与页内地址W组成。内存空间也按页的大小划分称片或页面，这些页面为系统中的任一进程所共享（除去操作系统以外），分页管理时，用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续）。采用请求调页或预调页技术实现内外存存储器的统一管理。
使用的数据结构：页表（页号，物理块号），地址结构（页号P，位移量W）。
逻辑地址格式，地址变换的时间、方法：页式虚拟地址变为内存页面物理地址：页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构(页表寄存器PTR)，来解决离散地址变换问题。
另外一个是快表（联想寄存器）：存放当前访问的那些页表项，具有并行查询能力的特殊高速缓冲寄存器。中小型作业全部表项有可能都放在快表中
存储分配和存储回收过程：请求表用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统应该知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存分配和地址变换。请求表中还应该包括每个进程或作业所请求的页面数。存储页表指出内存各页面是否已被分配出去，以及未分配页面的总数。通常有两种记录空闲存储块的方法：位图法和链表法。
静态页式管理的页面回收方法：当进程执行完毕时拆除对应的页表，并把页表中的各页面插入存储页面表即可。
存储共享和保护：1）地址越界保护：由地址变换机构中的控制寄存器的值——页表长度和所要访问的虚地址相比较来完成。
2）存取控制保护通过页表控制对内存信息的存取操作方式以提供保护。其实现则是在页表中增加相应的保护位即可。
→分段存储管理方式：
基本思想：把程序按内容或过程（函数）关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。段式管理程序以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟存储地址转化为内存中的实际地址。和页式管理一样，段式管理也采用只把那些经常访问的段驻留内存，而把那些在将来一段时间内不被访问的段放在外存，待需要时自动调入内存的方法实现二维虚拟存储器。
使用的数据结构：段表，段号，段长，基址（起始地址）。
逻辑地址格式，地址变换的时间、方法：在系统中设置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表长度TL。进行地址变换时，系统将逻辑地址中的段号与段表长度TL进行比较。若S>TL，表示段号太大，访问越界，产生越界中断信号；若未越界，则根据段表始址和段号，计算出对于段表项的位置，从中读出该段在内存的起始地址，若段内地址d超过该段段长SL，即S>SL，同样发出越界中断信号；若未越界，则将该段的基址与段内地址d相加，得到物理地址。
存储分配和存储回收过程；以段为单位分配内存，每段分配一个连续的内存区。由于各段长度不等，所以这些存储区的大小不一。而且，同一进程所包含的各段之间不要求连续。段式管理的内存分配和释放是动态进行的，与分区式管理一样可以采用最先适应法、最佳适应法、最坏适应法等进行空闲区分配。内存回收法也同分区式管理。当内存中没有足够的空闲区时，需要淘汰算法。
存储共享和保护：在多道环境下，由于进程的并发执行，一段程序为多个进程共享时，有可能出现多次同时重复执行该段程序的情况。这就要求它在执行过程中，该段程序的指令和数据不能被修改。共享段进行内外存交换时，应该设置一个共享位。
1）地址越界保护法； 2）存取方式控制保护法
段页式存储管理方式：
基本思想：段式管理和页式管理的结合。段式管理为用户提供了一个二维的虚地址空间，反映了程序的逻辑结构，有利于段的动态增长以及共享和内存保护等，这大大方便了用户。而分页管理系统则有效地克服了碎片，提高了存储器的利用率。从存储管理的目的来讲，主要是方便用户的程序设计和提高内存的利用率。
使用的数据结构：段表S，页表P，段号，页号，页内相对地址D。
逻辑地址格式，地址变换的时间、方法：设置快速联想寄存器。它用于存放当前最常用的段号、页号和对应的内存页面与其它控制用栏目。
存储分配和存储回收过程；类似分页存储
存储共享和保护：类似分段存储
第五章
OS在设备管理中引入的相关技术--中断技术、DMA技术、通道技术、总线技术、
缓冲技术、虚拟设备技术(Spooling技术)--了解组成和工作原理
中断技术。组成：CPU，I/O控制器。（主要工作：进行进程上下文的切换，对处理中断信号源进行测试，读取设备状态和修改进程状态等）
工作原理：唤醒被阻塞的驱动程序进程 --> 对被中断进程的CPU环境进行保护 --> 分析中断原因，转入相应的中断处理程序 --> 中断处理 --> 回复被中断进程的现场。
DMA技术。组成：CPU，内存，DMA控制器（主机与DMA控制器的接口；DMA控制器域块设备的接口；I/O控制逻辑；命令/状态寄存器CR；内存地址寄存器MAR；数据寄存器DR；数据计数器DC）
工作原理：①当处理器需要读/写一整块数据时，给DMA控制单元发送一条命令，包含：一次读或写的指令、I/O设备的地址、开始读或写的主存地址、需要传送的数据长度等；②处理器发送完命令后就可处理其它事情；③DMA控制器自己独立管理整块数据的传送；④当这个过程完
成后，它会向处理器发一个中断请求。处理器只在一块数据开始传送和传送结束时关注一下I/O 操作即可。
通道技术。组成：每条通道指令包含的信息是：操作码、内存地址、计数、程序结束位、记录结束位。（字节多路通道，数组选择通道，数组多路通道）
工作原理：把DMA方式中CPU以数据块为单位对读/写任务的干预，减少为以一次读/写任务及有关的控制和管理为单位的干预。同时，又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。
缓冲技术。组成：单缓冲（不能同时输出和提取），双缓冲（一个输出，一个提取），循环缓冲（多个缓冲区，多个缓冲指针），缓冲池（收容输入，提取输入，收容输出，提取输出）工作原理：在CPU与外设之间建立缓冲区，用于暂存CPU与外设间交换的数据，从而缓冲CPU与外设间速度不匹配的矛盾。
Spooling技术。组成：1）在磁盘上开辟输入井和输出井；2）在内存中开辟输入缓冲区和输出缓冲区；3）OS要有相关的管理进程：SPi，模拟脱机输入；SPo模拟脱机输出。
假脱机操作（spooling）：用专门的外围控制器机，将I/O设备数据传送到高速磁盘，或者相反，外围操作与CPU处理同时进行。将一台物理I/O设备虚拟成多台逻辑I/O设备。
工作原理：在多道环境下，可以用OS的一道管理程序实现从I/O设备输入数据并存放到磁盘上，模拟脱机输入；用OS的另一道管理程序将磁盘上的数据输出到I/O设备上，模拟脱机输出；这种假脱机I/O操作称为Spooling技术（是一种虚拟设备技术、一种资源转换技术）。
什么是磁盘调度，磁盘调度的目标，磁盘调度算法(FCFS、SSTF、SCAN)的原理
磁盘调度：当有多个进程同时要求访问磁盘时，安排对磁道访问请求的执行顺序。
磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。
先来先服务FCFS：根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
最短寻道时间优先SSFT：要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。
扫描算法SCAN：不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。
循环扫描算法CSCAN：自里向外访问，访问最外磁道后立即返回最里磁道。
第六章
什么是文件的逻辑结构，有哪几种(记录式和流式)，结构如何
文件的逻辑结构：这是用用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。
记录式文件的逻辑结构：
1、有结构文件：记录的长度可分为定长和不定长两类：定长记录；变长记录。根据用户和系统管理上的需要，可采用多种方式来组织这些记录，形成下述的几种文件：顺序文件；索引文件；索引顺序文件。
2、无结构文件：流式文件，其长度以字节为单位。
什么是文件的物理结构，文件的物理结构(外存分配方式)有哪几种(顺序、链接、索引)，每一种文件物理结构的实现方法，需要用到的数据结构，目录中如何记录文件地址
文件的物理结构（文件的存储结构），是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
外存的分配方式：连续分配：实现方式：为每个文件分配一组位置相邻接的盘块(物理地址连续的外存空间)，文件中的逻辑页被顺序地存放到相邻的物理盘块中。这保证了文件中的逻辑顺序与文件占用盘块顺序的一致性。这样物理结构的文件称为顺序文件。
每个文件都从分配给它的一个盘块的第一个字节开始存放。
记录文件地址：在文件的目录中，存放该文件的第一个记录所在的盘块号和文件的长度(共占多少块)
链接分配：实现方式：为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页。通过在每个盘块上设置一个指针，将属于同一个文件的盘块顺序地链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑顺序一致。这样物理结构的文件称为链接文件。
链接方式有隐式链接和显式链接两种。
记录文件地址：显示链接：每个文件的第一个盘块的编号存放在文件目录中；文件的其他盘块的编号存放在FAT中；隐式链接：目录和FAT一起记录了哪些盘块分给了这个文件以及这些盘块中内容的逻辑顺序。
索引分配：实现方式：为每个文件分配一组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑顺序的对应关系。建立一个文件时，要初始化它的索引表，并将索引表的地址放到文件的目录中。打开一个文件时，文件的索引表也被同时读入内存。
记录文件地址：单级索引：每个文件一张索引表，这张索引表放在一个盘块中。
多级索引：对于一个长文件的索引表(内容同上，但单个盘块放不下)，可以将它存放在若干个离散的盘块中。再为这些索引块建立一个索引表，存放在一个盘块中，这样就形成了一个文件的两级索引。
混合索引：文件系统混合使用多种分配方式。文件的目录中可以存放不同形式的地址信息：直接地址，文件数据的盘块号；一次间接地址，文件索引块的盘块号；二次间接地址，文件二级索引块的盘块号。
单级、两级和多级(树型)目录结构的构成，逐步能实现的功能(特点) 单级目录结构：构成：为整个文件系统建立一张目录表，每个文件占一个目录项。
功能：单级目录的优点是简单且能实现目录管理的基本功能—-按名存取。
缺点：(1)查找速度慢；(2)不允许重名；(3)不便于实现文件共享。
两级目录结构：构成：系统给每一个用户建立一张独立的用户目录表(UFD)，用来存放该用户所有文件的FCB， UFD的结构与单级目录表相似，它以一个目录文件的形式存在磁盘上；整个文件系统有一张主目录表(MFD)，其中的每一个表目(一行)用来存放一个UFD文件的名字、大小、存放位置等信息(目录文件的FCB)。这样就形成了两级目录。
优缺点：解决了文件的重名问题和文件共享问题，提高搜索速度，查找时间降低。妨碍了用户间的文件共享，增加了系统开销
多级目录结构：构成：将两级目录的这种层次结构推广，就形成多级目录。
在多级目录结构中，MFD演变为文件系统的根目录，在根目录中可以存放一般文件的FCB，也可以存放目录文件的FCB；每一个目录文件对应一张目录表，其中既可以存放一般文件的FCB，也可以存放目录文件的FCB。
优缺点：层次结构清晰，便于管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。查找一个文件按路径名逐层检查，由于目录文件和普通文件都放在外存，多次访盘，影响速度。
磁盘空间的组织管理方法--空白文件目录、空闲链表、位示图、成组链--每种方法的数据结构，存储分配和回收的方法
空闲表法：为每个文件分配一块连续的存储空间按，即系统也为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应于一个空闲表项，其中包括表项序号、该空闲区的第一个盘块号、该区的空闲盘块数等信息。
空闲链表法：1）、空闲块链法：将磁盘上所有的空闲块拉成一条链，在链首设一个分配指针，在链尾设一个回收指针。空闲块的分配与回收分别在链的首尾进行。
2）.空闲区链法：将磁盘上所有的空闲区拉成一条链，空闲区中要记录本区包含的空闲块数。存储空间的分配与回收与内存的动态分区分配类似。
位示图法：空闲块的组织：在内存中划出连续若干个字，为每一个文件存储器建立一张位示图。磁盘的每一个物理块都有一个二进制位与之对应。该位值是“0”为空闲、“1”为已分配。
存储空间的分配与回收：位示图需要多少个字，决定于盘块数。
申请物理块时，可以在位示图中顺序查找一个或一组其值为0的位，计算并返回每位对应的物理块号，分配物理块，并将位示图中对应的位置“1”； P130
回收物理块时，将回收的物理块号逆计算，得出块在位示图中的位置，并将对应的位置“0”。
成组链表法：将系统的所有空白块每N个组成一组(例如N=100；这N个空白块位置不必连续)；将所有的空白块组链接起来。链接的方法是：每一组的第一个空白块存放前一组的盘块总数和包含的每一个盘块号；
在文件系统中什么是FCB，什么是索引结点，为什么要引入索引结点，什么是磁盘/内存索引结点
文件控制块FCB：为文件设置用于描述和控制文件的数据结构。
基本信息类（文件名、文件物理位置、文件逻辑结构、文件的物理结构），
存取控制信息类（文件主、标准用户、一般用户的存取权限），
使用信息类（建立时间，最后修改时间，当前使用）
索引结点：文件中的文件描述信息（不含文件名）。
1）磁盘索引结点：文件主标识符、文件类型、文件存取权限、文件的物理地址、文件长度、文件连接计数、文件的存取时间。
2）内存索引结点：索引结点编号、状态、访问计数、文件所属文件系统的逻辑设备号、链接指针
引入索引结点的原因：检索文件的时候不需要用到文件名外的信息。
磁盘/内存索引结点：存放在磁盘/内存上的索引结点。
什么是文件保护，文件保护的措施主要有哪些
文件保护：指防止文件主或其他用户无意或有意破坏文件内容。也指防止系统出现异常、病毒或其他自然因素对文件内容的破坏。
措施：(1) 通过存取控制机制，来防止人为因素所造成的文件不安全性；(2) 通过磁盘容错技术，来防止磁盘部分故障造成的文件不安全性；(3) 通过后备系统，来防止自然因素造成的整个文件存储器的不安全性。
第七章
用户界面的种类
(1) 作业级(联机用户接口，联机操作时使用)--命令行方式/图形方式
(2) 程序级(应用程序接口，编程时使用)--系统调用
Linux系统的两种运行模式、用户程序执行系统调用时的运行模式、什么是陷入
运行模式：用户态（用户模式），系统态（ROOT）。
执行系统调用时的运行模式：系统态。
陷入：由于CPU内部事件所引起的中断，如程序出错、电源故障等。陷入是由于执行了现行指令所引起的。
Linux中常用的系统调用：Fork()、Signal()、Kill()、Lockf()、Pipe() Fork()：创建一个新进程。
Signal()：信号量操作。
Kill()：向进程或进程组发信号。
Lockf()：将文件区域用作信号量（监视锁）
Pipe()：创建管道。
计算机操作系统知识点总结 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《计算机操作系统知识点总结》的内容，具体内容：计算机操作系统考试是让很多同学都觉得头疼的事情，我们要怎么复习呢?下面由我为大家搜集整理了计算机操作系统的知识点总结，希望对大家有帮助!：第一章1、操作系统的定义、目标... 计算机操作系统考试是让很多同学都觉得头疼的事情，我们要怎么复习呢?下面由我为大家搜集整理了计算机操作系统的知识点总结，希望对大家有帮助! ：第一章 1、操作系统的定义、目标、作用 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。设计现代OS的主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性. OS的作用可表现为： a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;(一般用户的观点) b. OS作为计算机系统资源的管理者;(资源管理的观点) c. OS实现了对计算机资源的抽象. 2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统(假脱机或联机输入输出方式)的联系和区别 脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度.
由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式;反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机(SPOOLing)输入输出方式 假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度，同时还将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。 3、多道批处理系统需要解决的问题 处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题 4、OS具有哪几个基本特征?它的最基本特征是什么? a. 并发性(Concurrence),共享性(Sharing),虚拟性(Virtual),异步性(Asynchronism). b. 其中最基本特征是并发和共享. c. 并发特征是操作系统最重要的特征，其它三个特征都是以并发特征为前提的。 5、并行和并发 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生;而并发性是指两个或多少个事件在同一时间间隔内发生。 6、操作系统的主要功能，各主要功能下的扩充功能 a. 处理机管理功能： 进程控制，进程同步，进程通信和调度. b. 存储管理功能：
二、填空：（每空1分，共20空*1分=20分） 1、操作系统的特征有并发、共享、虚拟、异步性。 2、程序员在编写程序时可使用_系统调用（或程序接口、编程接口） __接口来请求 操作系统服务。 3、进程在内存中的三种基本状态是［就绪、执行、阻塞。 4、进程同步机制应遵循的4条准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权 等待_。 5、在操作系统中，不可中断也不可并发执行的原子操作称为_原语（或原子操作）。 6、在FCFS调度中，一作业8:00到达系统，估计运行时间为1小时，若10:00 开始执行该作业，其带权周转时间（即响应比）是_3_ o &进程调度算法采用时间片轮转法时，若时间片过大，就会使轮转法转变为先 来先服务（或FCFS —调度算法。 9、分页式存储管理中，页表是用来指出进程的逻辑页号与内存物理块号之间的对应关系。 10、已知某页式管理中页长为2KB/页，逻辑地址为2500处有一条指令，问：该指令的页号为_匚_，页内地址为452 o 11、按存取控制属性分类，可将文件分为只执行文件、只读文件、读写文件_三类。 12、操作系统的五大主要功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理 _、用户接口。 13、设A进程正在执行，突然被更高优先权的B进程抢占了CPU，则A进程应转入_就绪__队列。 14、在记录型信号量中，某进程在执行一 Signal （或V）一原语时可能会唤醒 另一个阻塞进程（用英文标识符作答）。 15、页式存储管理中，记录逻辑页号到物理块号映射关系的数据结构称为一页_ 表，该表的长度是由进程大小和_页面大小（或页长）_共同决定的。 16、进程存在的唯一标志是它的进程控制块（或PCB ）存在，作业存在的唯一标志 是它的I作业控制块（或JCB ）存在。 17、进程运行时因为时间片到而转向_就绪_态，因等待事件或资源而转向_阻塞_ ^态。 18、若无进程处于运行状态，则_就绪_队列必为空。 19、在分页存储管理中，地址结构由页号P和位移量W组成，地址转换时页号P 与页 表长度L进行比较，如果P_大于等于（或三）_L，则产生越界中断。 20、抢占式调度的开销比非抢占式调度的开销大， 21、某页式存储系统中，地址结构的第0到11位表示页内偏移量，第12到15 位表示页号，则进程的页长为_4_KB，最多允许有_16—页。
第一章操作系统引论 操作系统功能： 1. 资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。 2. 用户角度：为用户提供使用计算机的环境和服务。 操作系统特征：1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用 3.虚拟性：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物 在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。 4.异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性 客户/服务器模式的优点： 1.提高了系统的灵活性和可扩充性 2.提高了OS的可靠性 3.可运行于分布式系统中 微内核的基本功能： 进程管理、进程间通信、存储器管理、低级I/O功能。 第二章进程 程序和进程区别：程序是静止的，进程是动态的，进程包括程序和程序处理的对象 程序顺序执行：顺序性，封闭性，可再现性 程序并发执行：间断性，无封闭性，可再现性 进程：1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程； 2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体； 3.是一个动态的概念。 进程的特征： 1.动态性： 进程是程序的一次执行过程具有生命期； 它可以由系统创建并独立地执行，直至完成而被撤消 2.并发性； 3.独立性； 4.异步性； 进程的基本状态： 1.执行状态； 2.就绪状态； 3.阻塞状态； 进程控制块PCB：记录和描述进程的动态特性，描述进程的执行情况和状态变化。 是进程存在的唯一标识。 进程运行状态： 1.系统态（核心态，管态）具有较高的访问权，可访问核心模块。 2.用户态（目态）限制访问权 进程间的约束关系： 1.互斥关系 进程之间由于竞争使用共享资源而产生的相互约束的关系。
第一章 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力 是什么？ 答：相对于集中式系统，分布式系统的优点：1）从经济上，微处理机提供了比大型主机更好的性能价格比；2）从速度上，分布式系统总的计算能力比单个大型主机更强；3）从分布上，具有固定的分布性，一些应用涉及到空间上分散的机器；4）从可靠性上，具有极强的可靠性，如果一个极强崩溃，整个系统还可以继续运行；5）从前景上，分布式操作系统的计算能力可以逐渐有所增加。 分布式系统的缺点：1）软件问题，目前分布式操作系统开发的软件太少；2）通信网络问题，一旦一个系统依赖网络，那么网络的信息丢失或饱和将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；3）安全问题，数据的易于共享也容易造成对保密数据的访问。 推动分布式系统发展的主要动力：尽管分布式系统存在一些潜在的不足，但是从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力是大量个人计算机的存在和人们共同工作于信息共享的需要，这种信息共享必须是以一种方便的形式进行。而不受地理或人员，数据以及机器的物理分布的影响 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同？ 答：共享存储器的计算机系统叫多处理机系统，不共享存储器的计算机系统为多计算机系统。它们之间的本质区别是在多处理机系统中，所有CPU共享统一的虚拟地址空间，在多计算机系统中，每个计算机有它自己的存储器。 多处理机系统分为基于总线的和基于交换的。基于总线的多处理机系统包含多个连接到一条公共总线的CPU以及一个存储器模块。基于交换的多处理机系统是把存储器划分为若干个模块，通过纵横式交换器将这些存储器模块连接到CPU上。 多计算机系统分为基于总线的和基于交换的系统。在基于总线的多计算机系统中，每个CPU都与他自身的存储器直接相连，处理器通过快速以太网这样的共享多重访问网络彼此相连。在基于交换的多计算机系统中，处理器之间消息通过互联网进行路由，而不是想基于总线的系统中那样通过广播来发送。 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么？ 必须有一个单一的、全局的进程间通信机制。进程管理必须处处相同。文件系统相同。使用相同的系统调用接口。 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面，并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 答：对于分布式系统而言，透明性是指它呈现给用户或应用程序时，就好像是一个单独是计算机系统。 具体说来，就是隐藏了多个计算机的处理过程，资源的物理分布。 具体类型：
第一章 操作系统：为裸机配置的一种系统软件。 作用：有效的控制和管理计算机系统中的各种硬件和程序软资源，未用户提高更好的服务。操作系统的主要特性： 并发性：多个事件或活动在同一段时间间隔内同时发生。 共享性：操作系中的资源可被多个并发执行的进程共同使用。 异步性:进程以不同的速度向前推进，执行时间是不可预知的。 操作系统的分类及其特点： 一、批处理操作系统：服务于一系列称为批（batch）的作业。 特点：批量集中处理、多道程序运行、作业脱机工作。 二、分时操作系统：多到程序的一个变种，cpu被多个交互式用户多路复用。 特点：①同时性；②独立性；③及时性；④交互性 三、实时操作系统：当外部事件或数据产生时，能够接收并以足够快的速度处理。 特点：提供及时响应和高可靠性 多道程序设计：是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的内存并发并启动交替计算的方法。 目的：为了实现cpu和外部设备的并行工作提供坚实的基础。 优点：提高cpu、内存和设备的利用率；提高系统吞吐率，使单位时间内完成的作业数量增加；充分发挥系统的并发性，使设备与设备，cpu与设备之间都可以并行工作。 缺点：作业周转的时间变长。 实现多到程序设计必须解决的3个问题： (1)存储保护与程序浮动 (2)处理器管理与分配 (3)资源管理与调度 系统调用：由系统提供给用户的特殊接口 系统调用的作用：（1）内核可以基于权限和规则对资源访问进行裁决，保证系统的安全性；（2）系统调用对资源进行抽象，提供一致性接口，避免用户在使用资源时发生错误，大大提高了编程效率 系统调用的分类（4个管理+2个信）： (1)进程管理。包括创建和撤销进程、终止或异常终止进程、阻塞和唤醒进程、挂起和激活 进程、监视和追踪进程、获取和设置进程的属性。 (2)文件管理。 (3)设备管理。 (4)存储管理。包括申请和释放内存。 (5)进程通信。包括建立和断开通信连接、发送和接收消息、链接和断开共享内存、套接字 操作、传送状态信息。 (6)信息维护。获取和设置日期及时间、获取和设置系统数据、生成诊断和统计数据。
操作系统复习 第一章概述 1、操作系统的概念、基本类型、基本特征及基本功能； 2、操作系统的结构设计方法； 第二章进程管理 1、多道程序设计技术（多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制下，相互穿插运行）； 2、进程的概念、特征、基本状态及与程序的区别和联系； 3、PCB的概念、前趋图与进程图； 4、原语的概念及进程控制原语的种类； 5、进程的同步与互斥的概念、临界资源与临界区的概念； 6、信号量及其应用； 7、线程的概念及种类、引入线程的目的； 第三章处理机调度与死锁 1、调度的层次与作用； 2、常用调度算法及计算； 3、死锁的概念、产生的原因及必要条件； 4、处理死锁的基本方法； 5、银行家算法及计算； 第四章存储管理 1、存储管理的目的及功能； 2、重定位的概念及方法； 3、内碎片与外碎片； 4、常用分区分配算法及对应的空闲区排列方式； 5、基本分页（分段、段页式）的概念、页（段）表的作用、地址变换； 6、分页与分段的区别、各自的优缺点； 7、快表的作用、内存访问时间的计算； 8、虚拟存储器的基本概念、理论依据、基本特征及关键技术； 9、页面置换算法、缺页率计算、LRU算法的硬件实现方法、抖动、Belady异常、缺页中断； 第五章设备管理 1、设备管理的任务、功能及目标； 2、I/O设备的分类，设备、控制器及通道的关系； 3、通道的基本概念及分类； 4、I/O控制方式及推动发展的因素、各自适用的场合及设备类型； 5、缓冲区的概念、分类及引入目的； 6、I/O软件的层次、各层主要功能、设备独立性的概念； 7、SPOOLING技术的概念、作用及SPOOLING系统的组成； 8、磁盘访问过程及访问时间的确定、块号与柱面、磁道、扇区号的对应关系、磁盘调度算法及其计算；扇区的优化； 第六章文件管理 1、文件系统的组成、功能； 2、打开、关闭操作的目的； 3、文件逻辑结构、物理结构的分类； 4、FAT表的作用、FAT表大小的计算；
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 虚拟机：在裸机的基础上，每增加一层新的操作系统的软件，就变成了功能更为强大的虚拟机或虚机器。 操作系统的目标：1. 方便性2. 有效性3. 可扩充性4. 开放性 操作系统的作用：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资源的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象（作扩充机器）。 操作系统的特征：并发性；共享性；虚拟性；异步性 推动操作系统发展的主要动力：不断提高计算机资源利用率；方便用户；器件的不断更新换代；计算机体系结构的不断发展。 人工操作方式的特点：用户独占全机；CPU等待人工操作；独占性；串行性。缺点:计算机的有效机时严重浪费；效率低 脱机I/O方式的主要优点:减少了CPU的空闲时间;提高I/O速度。 单道批处理系统的特征:自动性; 顺序性;单道性 多道批处理系统原理：用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 多道批处理系统的优缺点资源利用率高；系统吞吐量大；可提高存和I/O设备利用率；平均周转时间长；无交互能力 多道批处理系统需要解决的问题（1）处理机管理问题（2）存管理问题（3）I/O设备管理问题4）文件管理问题（5）作业管理问题 分时系统：在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。 时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片，操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务 实时系统与分时系统特征的比较：多路性；独立性；及时性；交互性；可靠性 操作系统的特征：并发性；共享性；虚拟性；异步性 操作系统的主要功能：处理机管理；存储器管理；设备管理；文件管理；作业管理 对处理机管理，可归结为对进程的管理：进程控制（创建，撤消，状态转换）；进程同步（互斥，同步）；进程通信；进程调度（作业调度，进程调度）。 存储器管理功能：存分配（最基本）；存保护；地址映射；存扩充 设备管理功能：设备分配；设备处理（相当于启动）；缓冲管理；虚拟设备 文件管理功能：文件存储空间管理；目录管理；文件读写管理；文件保护。 用户接口：命令接口；程序接口；图形接口 传统的操作系统结构：无结构OS；模块化OS结构；分层式OS结构 模块化操作系统结构：操作系统是由按其功能划分为若干个具有一定独立性和大小的模块。每个模块具有某个方面的管理功能，规定好模块之间的接口。 微核的基本功能：进程管理-存储器管理-进程通信管理-I/O设备管理 进程的特征：动态性（最基本）；并发性；异步性；独立性；结构特征（程序段，数据段，进程控制块PCB） 进程的基本属性：可拥有资源的独立单位；可独立调度和分配的基本单位。 进程控制块的基本组成：进程标识符；处理机的状态；进程调度所需信息；进程控制信息。进程控制一般是由操作系统的核中的原语来实现 临界资源：如打印机、磁带机等一段时间只允许一个进程进行使用的资源。
一、三大操作系统的工作原理和任务（P7） 批处理（单道批处理和多道批处理）、分时、实时系统是三种基本的操作系统类型。 多道批处理：用户所提交的作业都先存放在外存并排成一个队列，该队列被称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 优缺点：（1）资源利用率高；（2）系统吞吐量大；（3）平均周转时间长；（4）无交互能力 分时：多个用户分时使用主机，每一用户分得一个时间片，用完时间片后操作系统将处理机分给另一用户。使处理机能够及时响应用户请求。 实时：系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地的运行。 二、操作系统的四个主要特征：并发性（两个或多个事件在同一时间间隔内发生）、共享性、虚拟、异步性 三、什么是微内核？微内核的工作原理及工作模式？（27） （1）足够小的内核（2）基于客户/服务器模式（3）应用机制与策略分离原理（4）采用面向对象技术 优点：提高可扩展性、增强可靠性、可移植性强、提供对分布式系统支持、融入面向对象技术 四、什么是多道程序技术？（填空）在内存中放多道程序,使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。 五、操作系统主要功能：处理机管理功能、存储器、设备、文件 一、区别：进程和程序、进程和线程、用户级线程和核心级线程（估计考其中一个） 1、进程和程序（1）进程由程序段和数据段这两个部分组成，因此说进程与程序是紧密相关的。但从结构上看，进程实体中除了程序段和数据段外，还必须包含一个数据结构，即进程控制块PCB（进程存在标志）。（2）进程是程序的一次执行过程，因此是动态的；动态性还表现在进程由创建而产生、由调度而执行、由撤消而消亡，即它具有—定的生命周期。而程序则只是一组指令的有序集合，并可永久地存放在某种介质上，其本身不具有运动的含义，因此是静态的。（3）多个进程实体可同时存放在内存中并发地执行，其实这正是引入进程的目的。而程序(在没有为它创建进程时)的并发执行具有不可再现性，因此程序不能正确地并发执行。（4）进程是一个能够独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。而因程序(在没有为它创建进程时)不具有PCB，所以它是不可能在多道程序环境下独立运行的。（5）进程与程序不—一对应。 3、用户级线程和核心级线程(1)内核支持线程即核心级线程。它们是依赖于内核的，即无论是用户进程中的线程，还是系统进程中的线程，它们的创建、撤消、切换都由内核实现。(2)用户级线程，对于这种线程的创建、撤消、和切换，都不用系统调用来实现。内核并不知道用户级线程的存在。 进程特征：动态（）独立（）异步（）并发（指多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行） 二、进程的状态转换的条件三状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态五状态：创建、就绪、阻塞、执行、终止 七状态：创建、终止、执行、活动就绪、静止就绪、活动堵塞、静止堵塞 三、什么是信号量机制及作用 P操作对信号量进行减1操作和检查信号量 V操作对信号量进行加1操作和检查信号量 (1)Wait（P操作）/ wait(s){s.value = s.value -1 ;if (s.value < 0) block(S.L);} 2）Signal（V操作）signal(s){s.value = s.value +1;if (s.value < = 0) wakeup(S.L);} 记录型信号量：typedef struct{int value；struct process_control_block*list;}semaphore;wait(semaphore*s) {S->value--;if(->value<0)block(S->list);}signal(semaphore*s){S->value++;if(S->value<=0)wakeup(S->list)} 四、什么是原语？列举不少于6个原语原语就是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程，他们是原子操作，对于操作中的所有操作要么全做，要么全不做，原语执行过程中不允许中断。 原语举例：阻塞原语block 唤醒原语wakeup 挂起原语suspend 激活原语active AND型信号量集P原语为Swait AND型信号量集V原语为Ssignal Send 原语Receive原语 临界资源：一次仅允许一个进程访问的共享资源临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区，每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。 五、进程通讯方式共享存储器系统管道通讯系统消息传递系统:直接通信方式；间接通信方式。客户机-服务器系统 三种调度（填空题）作业调度:后备队列上的作业进入内存，创建进程，分配资源并进入就绪队列。也称为作业调度或长程调度，一般在批处理系统中有作业调度中级调度：为了提高内存利用率和系统吞吐量。涉及进程在内外存间的交换从存储器资源管理的角度来看，把进程的部分或全部换出到外存上，可为当前运行进程的执行提供所需内存空间。进程调度：也称微观调度、进程调度，从处理机资源分配的角度来看，处理机需要经常选择就绪进程或线程进入运行状态。由于低级调度算法的频繁使用，要求在实现时做到高效低级调度分两种方式：抢占、非抢占 三、死锁：一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到该资源，这种现象称为进程死锁。产生死锁四个必要条件：互斥条件：涉及的资源是非共享的。不剥夺条件：不能强行剥夺进程拥有的资源。请求和保持（部分分配）条件：进程在等待一新资源时继续占有已分配的资源。环路条件：存在一种进程的循环链，链中的每一个进程已获得的资源同时被链中的下一个进程所请求。 处理死锁的四个基本方法：预防死锁：避免死锁：检测死锁：解除死锁：
一 .操作系统概论 1.计算机操作系统的功能是（D ） A 把源程序代码转换为目标代码 B 实现计算机用户之间的相互交流 C 完成计算机硬件与软件之间的转换 D 控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 2.操作系统是一组（C）。 A 文件管理程序 B 中断处理程序 C 资源管理程序 D 设备管理程序 3.操作系统的功能是进行处理机管理、（B ）管理、设备管理、文件管理和作业管理等。 A 进程 B 存储器 C 硬件 D 软件 4. （D ）指令是非特权指令。 A 启动I／O B 设置中断屏敝 C 传送PSW D trap 5.在（B ）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并作出响应。 A 批处理操作系统 B 实时操作系统 C 分时操作系统 D 多处理机操作系统 6.操作系统为用户程序完成与（B ）的工作。 A 硬件无关和应用无关 B 硬件相关和应用无关 C 硬件无关和应用相关 D 硬件相关和应用相关 7.分时操作系统的主要目的是（A）。 A 计算机系统的交互性 B 计算机系统的实时性 C 计算机系统的可靠性 D 提高软件的运行速度 8.在操作系统中，用户界面指的是（B ）。 A 硬件接口、软件接口和操作环境 B 命令接口、程序接口和操作环境 C 硬件接口、命令接口和操作环境 D 硬件接口、命令接口和程序接口 9.特权指令（B ）执行。 A 只能在目态下 B 只能在管态下
C 在目态或管态下均能 D 在目态或管态下均不能 10.下列管理功能中，（B ）不属于操作系统的功能。 A 处理器管理 B 软件管理 C 作业管理 D 设备管理 11.以下描述与操作系统无关的是（C ）。 A 方便用户的程序集合 B 控制和管理计算机系统的硬件和软件资源 C 计算机系统的硬件和软件资源的集合 D 合理地组织计算机工作流程 12.分时操作系统的特点是（A ）。 A 交互性、同时性(多路性)、独立性、及时性 B 可靠性、交互性、独立性、及时性 C 可靠性、交互性、独立性、及时性 D 交互性、同时性(多路性)、独立性、动态性 13.下列各项中，（C ）不是现代操作系统的主要特征。 A 并发性 B 共享性 C 确定性 D虚拟性 14.以下关于操作系统作用的叙述中，不正确的是（D ）。 A 管理系统资源 B 控制程序执行 C 改善人机界面 D 提高用户软件运行速度 15.从用户的观点看，操作系统是（A ）。 A 用户与计算机之间的接口 B 控制和管理计算机资源的软件 C 合理地组织计算机工作流程的软件 D 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 16.（C ）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 A 网络 B 分布式 C 分时 D 实时 17.若把操作系统看作计算机系统资源的管理者，下列的（D ）不属于操作系统管理的资源。 A 程序 B 内存 C CPU D 中断
第一章 ★1.操作系统的概念：通常把操作系统定义为用以控制和管理计算机系统资源方便用户使用的程序和数据结构的集合。★2.操作系统的基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。 ①批处理操作系统 特点： 用户脱机使用计算机 成批处理 多道程序运行 优点： 由于系统资源为多个作业所共享，其工作方式是作业之间自动调度执行。并在运行过程中用户不干预自己的作业，从而大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。 缺点： 无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力；而且是批处理的，作业周转时间长，用户使用不方便。 批处理系统中作业处理及状态 ②分时操作系统(Time Sharing OS) 分时操作系统是一个联机的多用户交互式的操作系统，如UNIX是多用户分时操作系统。 分时计算机系统：由于中断技术的使用，使得一台计算机能连接多个用户终端，用户可通过各自的终端使用和控制计算机，我们把一台计算机连接多个终端的计算机系统称为分时计算机系统，或称分时系统。 分时技术：把处理机的响应时间分成若于个大小相等（或不相等）的时间单位，称为时间片（如100毫秒），每个终端用户获得CPU，就等于获得一个时间片，该用户程序开始运行，当时间片到（用完），用户程序暂停运行，等待下一次运行。 特点： 人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。 共享主机：多个用户同时使用。 用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。 ③实时操作系统(real-time OS) 实时操作系统是一种联机的操作系统，对外部的请求，实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕。 特点： 有限等待时间 有限响应时间 用户控制 可靠性高 系统出错处理能力强 设计实时操作系统要考虑的一些因素： （1）实时时钟管理 （2）连续的人—机对话 （3）过载 (4) 高度可靠性和安全性需要采取冗余措施。 ④通用操作系统 同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。 ⑤个人计算机上的操作系统
操作系统复习资料
2.2 作业有哪几部分组成，这几部分各有什么功能？ 答：作业由三部分组成：程序，数据和作业说明书。 程序和数据完成用户所要求的业务处理工作；作业说明书则体现了用户的控制意图 *2.9 为什么说分时系统没有作业的概念？ 答：因为分时系统中，每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其它程序一起抢占系统资源投入执行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。因此，分时系统没有作业控制表，也没有作业调度程序。 3.1 PCB表（运行队列只有一个） 3.2 一个概念可再入程序（纯代码，执行过程中自身不改变） 3.3 如果系统中有N个进程，运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，最少几个？ 答：在单处理系统中，处于运行态的进程最多为1个，最少0个；就绪进程最多N-1个，最少0个；处于阻塞的进程最多N个，最少0个。
3.4 有没有这样的状态转换，为什么？ 等待—运行；就绪—等待 答：没有等待到运行，只能等待 就绪；也没有就绪到等待，只能运行—>等待3.5 一个状态转换的发生，是否一定导致另一个转换发生，列出所有的可能答：就绪到运行 3.6 司机与售票员之间的关系 3.7 生产者消费者问题 3.8 读者写着问题 3.9 已知一个求值公式（A2+3B）/（B+4A），若A、B已赋值，试画出该公式求值过程的前趋图。说明它们之间的关系，并用P、V操作描述它。 3.10 在单处理机的分时系统中，分配给进程P的时间片用完后，系统进行切换，结果调度到的仍然是P。有可能出现上述情形吗？如果可能请说明理由。答：有可能。例如，若在进程P时间片用完后，被迫回到就绪队列时，就绪队列为空，这样进程P就是就绪队列中唯一的一个进程，于是调度程序选中的进程必定是P。又如在按优先级调度的程序中，就绪对列按进程的优先级排列，在进程P时间片用完之后回到就绪队列时，若其优先级高于当前就绪队列中的其他进程，那么再次被调度。 3.11 设有一个发送者进程和一个接收者进程，其流程图如图所示。S是用于实现进程同步的信号量，mutex是用于实现进程互斥的信号量。试问流程图中的A、B、C、D四个框中应填写什么？假定缓冲区有无限多个，s和mutex的初值应为多少？ A:P(mutex) B:V(mutex) C:P(s) D:P(mutex) s=0,mutex=1 发送者进程
第2章操作系统硬件环境 2.1.2处理机状态 1.特权指令和非特权指令 (1)特权指令：是指在指令系统中那能由操作系统使用的指令。 (2)用户只能执行非特权指令，只有操作系统才可以使用系统所有指令（包括非特权和特权）。 (3)指令系统分为：特权指令和非特权指令。 2.处理机状态 (1)多数系统将处理机工作状态分为：管态和目态。 (2)管态：一般指操作系统管理程序时的状态，具有较高的特权级别，又称为特权态（特态）、 系统态。 (3)目态：一般指用户程序运行时的状态，具有较低的特权级别，又称为普通态（普态）、 用户态。 (4)当处理机处于管态时，全部指令（包括特权指令）可以执行，可以使用所有资源，并具 有改变处理机状态的能力。 (5)当处理机处于目态时，就只有非特权指令能执行。 (6)特权级别越高，可以指向的指令集合越大，而且高特权级别对应的可运行指令集合包含 低特权级的可运行指令集。 第3章操作进程与进程的管理 3.1进程的引入 1.引入目的：为了解决不可再现性引入（PCB）进程控制器来解决。 3.1.4多道程序设计 2.多道程序设计 (1)定义：在采用多道程序设计的计算机系统中，允许多个程序同时进入一个计算机系统 的内存并运行。 (2)例题：P53 3.2进程 3.2.1进程概念 1.进程定义：进程是具有独立功能的可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统在资源分配和调度的独立单位。 (1)程序在处理机上执行时所发生的活动成为进程。 (2)进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行所发生的活动。 (3)进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 (4)进程是进程实体的运行过程。 (5)进程是可以和别的计算并发执行的计算。 2.程序与进程的区别和联系 区别： (1)进程是程序的一次执行，它是一个动态的概念。程序是完成某个特定功能的指令的有 序序列，它是一个静态的过程。 (2)进程可以执行一个或几个程序。 (3)进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；程序则不是。 (4)程序可以作为一种软件资源长期保护，而进程是程序的一次执行过程。 联系：进程是具有结构的。 3.进程的特征 (1)动态性
操作系统复习资料 一、单项选择题 1．（）不是基本的操作系统。 A、批处理操作系统 B、分时操作系统 C、实时操作系统 D、网络操作系统2．（）不是分时系统的基本特征： A、同时性 B、独立性 C、实时性 D、交互性 3．处理器执行的指令被分成两类，其中有一类称为特权指令，它只允许（）使用。 A、操作员 B、联机用户 C、操作系统 D、目标程序 4．当用户程序执行访管指令时，中断装置将使中央处理器（）工作。 A、维持在目态 B、从目态转换到管态 C、维持在管态 D、从管态转换到目态5．进程所请求的一次打印输出结束后，将使进程状态从（） A、运行态变为就绪态 B、运行态变为等待 C、就绪态变为运行态 D、等待态变为就绪态 6．采用动态重定位方式装入的作业，在执行中允许（）将其移动。 A、用户有条件地 B、用户无条件地 C、操作系统有条件地 D、操作系统无条件地 7．分页式存储管理中，地址转换工作是由（）完成的。 A、硬件 B、地址转换程序 C、用户程序 D、装入程序8．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）来保证按名存取的安全。 A、重名翻译机构 B、建立索引表 C、建立指针 D、多级目录结构9．对记录式文件，操作系统为用户存取文件信息的最小单位是（）。 A、字符 B、数据项 C、记录 D、文件 10．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。 A、设备类相对 B、设备类绝对 C、相对 D、绝对 11．通常把通道程序的执行情况记录在（）中。 A、PSW B、PCB C、CAW D、CSW 12．作业调度是从输入井中处于（）状态的作业中选取作业调入主存运行。 A、运行 B、收容 C、输入 D、就绪 13．一作业进入内存后，则所属该作业的进程初始时处于（）状态。 A、运行 B、等待 C、就绪 D、收容 14．共享变量是指（）访问的变量。 A、只能被系统进程 B、只能被多个进程互斥 C、只能被用户进程 D、可被多个进程
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四、应用题（每小题8分，共40分） 1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。 作业提交时间运行时间 1 8.0 1.0 2 8.5 0.5 3 9.0 0.2 4 9.1 0.1 计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。先来先服务调度算法。（2）短作业优先调度算法。 2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。 Allocation Max Available ＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０ P0 ００１２００１２ P1 １０００１７５０ P2 １３５４２３５６ P3 ００１４０６５６ 使用银行家算法回答下面的问题： （1）求Need矩阵。 （2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。 （3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。 (2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分） （3）能立刻被满足，满足的安全序列为： P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。用信号量机制解决该问题。 答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l； 信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。(2分) father(){ 。while(1) { 。P(S); 。放苹果。V(Sa); 。} } 。mather(){。while(1) { 。P(S); 。放苹果。V(So);。} } 。son(){ 。while(1) { 。P(So); 。从盘中取出桔子; 。V(S); 。吃桔 子; 。｝。} 。daughter(){ 。while(1) { 。P(Sa); 。从盘中取出苹果; 。 V(S); 。吃苹果; 。｝。｝ 4．设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。若某进程最多需要6页数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框，在时刻260前的该进程访问情况见下表。 页号页框号装入时间访问位 ０７１３０１ １４２３０１ ２２２００１ ３９１６０１ 当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题： （1）该逻辑地址对应的页号是多少？ （2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 （3）若采用时钟（Clock）置换算法，当前指针指向2号页框。该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 答:(1) 17CAH=0001 0111 1100 1010B，且页的大小为1KB，故页号为000101B=5…（2分） （2）采用FIFO置换算法，与最早调入的页面即0号页面置换，其所在的页框号为7，于是对应的物理地址为：0001 1111 1100 1010B=1FCAH…（3分） （3）采用Clock置换算法，首先从当前位置（2号页框）开始顺时针寻找访问位为0的页面，当指针指向的页面的访问位为1时，就把该访问位清“0”，指针遍历一周后，回到2号页框，此时2号页框的访问位为0，置换该页框的页面，于是对应的物理地址为：0000 1011 1100 1010B=0BCAH。（3分） 5．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项，其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接索引1项，三次间接索引1项。数据块的大小为4KB，磁盘地址用4个字节表示，这个文件系统允许的最大文件长度是多少？ 答:直接索引对应盘块大小=10×4KB=40KB (2分) 一次间接索引对应盘块大小=1K×4KB=4MB (2分) 二次间接索引应盘块大小=1K×1K×4KB=4GB (2 三次间接索引应盘块大小=1K×1K×1K×4KB =4TB 一个文件最大=40KB+4MB+4GB+4TB (1分) 四、应用题（每小题8分，共40分） 1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和 运行时间见下表所示。 计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平 均带权周转时间W。 先来先服务调度算法。（2）短作业优先调度算 法。 答:1．（1）FCFS调度的情况如下表： T＝（1.0+1.0+0.7+0.7）/4＝0.85 (2分) W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝3.375 (2分) （2）SJF调度的情况如下表： T＝（1.0+1.3+0.2+0.2）/4＝0.675 (2分) W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝1.65 (2分) 2．桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘 中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的 桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次 只能放一只水果供吃者取 用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并 发进程的同步。 答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信 号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So 表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示 盘中是否有苹果，其初值为0。 father(){ 。while(1) { 。P(S); 。将水果放入盘 中; 。if（放入的是桔子）V(So); 。 else V(Sa);。}。 } 。son(){。while(1) { 。P(So); 。 从盘中取出桔子; 。V(S); 。吃桔子; 。｝。} 。 daughter(){ 。while(1) { 。P(Sa); 。从盘中取出苹 果; V(S); 。吃苹果; 。｝。｝ (2分) 若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为20， 44，40，4，80，12，76，假设每移动一个磁道需要 3ms时间，移动臂当前位于40号磁道，请按下列算 法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻道时 间。（1）先来先服务算法；（2）最短寻道时间优 先算法。 答:先来先服务算法： 访问序列：20，44，40，4，80，12，76 访问时间 = （20+24+4+36+76+68+64*3ms=876ms 最短寻道时间优先算法： 访问序列：40，44，20，12，4，76，80 访问时间 =（0+4+24+8+8+72+4）*3ms=360ms 4．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据 存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项， 其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接 索引1项，三次间接索引1项。数据块的大小为 2K，磁盘地址用4个字节表示。 问：这个文件系统允许的最大文件长度是多少？ 答.直接索引对应盘块大小=10×2KB=20KB (2分) 一次间接索引对应盘块大小=512×2KB=1MB (2分) 二次间接索引应盘块大小=512×512× 2KB=512MB (2分) 三次间接索引应盘块大小=512×512×512× 2KB =256GB (1分) 一个文件最大=20KB+1MB+512MB+256GB (1分) 5．某进程已分配到4个页框，如下表所示。当进程 访问第4页时，产生缺页中断。请分别用FIFO、 LRU和改进的CLOCK算法，决定缺页中断服务程 序选择换出的页面。 答.FIFO 换出进入内存时间最久的页面，装入时 间20最久，故第3页换出。（2分） LRU 最近最长时间未用的页，第1页最近被访 问时间最久，故第1页换出。（3分） 改进的CLOCK 表中第1页的访问位为0，和修改 位都为0，故第1页换出。（3分） 四、解答题(共20分) 1．什么是操作系统?它的主要功能是什么?(共8分) 答：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件 和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件 (或程序集合)，是用户与计算机之间的接口。(3分) 操作系统的主要功能包括：存储器管理、处理机管 理、设备管理、文件管理以及用户接口管理。(5分) 2．操作系统中存储器管理的主要功能是什么?什么 叫虚拟存储器?(共8分) 答：存储器管理的主要功能是：内存分配，地址映 射，内存保护，内存扩充。(4分)虚拟存储器是用户 能作为可编址内存对待的存储空间，在这种计算机 系统中虚地址被映象成实地址。或者：简单地说， 虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存 储器。 3．什么是文件的逻辑组织和物理组织?(共4分) 答：文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数 据时采用的组织方式来看待文件组织形式。这种从用户观点出发所见到的 文件组织形式称为文件的逻辑组织。文件的物理组织——文件在存储设备 上的存储组织形式称为文件的物理组织。 五、应用题(共20分) 1．(8分)某分时系统的进程出现如下图所示的状态变化。 试问：(1)你认为该系统采用的是哪一种进程调度算法? (2)写出图中所示的每一个状态变化的原因(从①到⑥)。 解：(1)该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。(2分) (2)状态变化的原因如下： ①进程被选中，变成运行态；②时间片到，运行的进程排入就绪队列尾 部；③运行的进程启动打印机，等待打印；④打印工作结束，阻塞的进程 排入就绪队列尾部；⑤等待磁盘读文件工作；⑥磁盘传输信息结束，阻塞 的进程排入就绪队列尾部。 2．(12分)在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、 3、2、1、 4、3、 5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别为 3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页次数(假设开始执行时主 存中没有页面)，并比较所得结果。 (1)最佳置换法(OPT)(2)先进先出法 (FIFO) 解：(1)根据所给页面走向，使用最佳页面置换算法时，页面置换情况如 下： 因此，缺页次数为7；(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 因此，缺页次数为6。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页次 数。 (2)根据所给页面走向，使用先进先出页面置换算法时，页面置换情况如 下： 因此，缺页次数为9。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 因此，缺页次数为10。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 由上述结果可以看出，对先进先出算法而言，增加分配给作业的内存块数 反而出现缺页次数增加的异常现象。(2分) 一、填空题（每空1分，共10分） 1．操作系统的主要功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管 理和用户接口管理。 2.进程由程序、相关的数据段、PCB（或进程控制块）组成。 3、对于分时系统和实时系统，从可靠性上看实时系统更强；若从交互性 来看分时系统更强。 4、产生死锁的原因主要是竞争资源和进程间推进次序非法。 5、一台计算机有10台磁带机被m个进程竞争，每个进程最多需要三台磁 带机，那么m为≤4时，系统没有死锁的危险。 6、实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为输入井和输出井的专门区 域，以存放作业信息和作业执行结果。 7、虚拟存储器具有的主要特征为多次性、对换性和虚拟性。 8、按用途可以把文件分为系统文件、用户文件和库文件三类。 为文件分配外存空间时，常用的分配方法有连续分配、链接分配、索引分 配三类 1．通常所说操作系统的四大模块是指处理机管理、存储管理、设备管 理、文件管理。 2．进程实体是由进程控制块（PCB），程序段和数据段这三部分组成。 3．文件系统中，空闲存储空间的管理方法有空闲表法和空闲链表法、位 示图和成组链接法。 4．若P、V操作的信号量s初值为8，当前s的值为-6，则表示有6个等 待进程。 5．产生死锁的原因是竞争资源、进程推进顺序非法。 6．目前常用的外存分配方法有连续分配、连接分配和索引分配三种。 7．采用页式存储管理方式，未使用快表，CPU每存取一次数据访问内存 次数是2次。 8．一个文件系统中，其FCB占64B，一个盘块大小为1KB，采用一级目 录，假定文件目录中有3200个目录项，则查找一个文件平均需要100次访 问磁盘。 1．进程的三个基本状态是阻塞状态、就绪状态、执行状态。 2．产生死锁的四个必要条件是：连续条件、请求和保持条件、链接条件 和环路等待条件。 3．若P、V操作的信号量s初值为6，当前s的值为-5，则表示有5个等 待进程。 4．目前常用的外存分配方法有连续分配、链接分配和索引分配三种。 5．采用段式存储管理方式，未配置快表，CPU每存取一次数据访问内存 次数是2次。 6．一个文件系统中，其FCB占64B，一个盘块大小为1KB，采用一级目 录，假定文件目录中有3200个目录项，则查找一个文件平均需要100次访 问磁盘。 7．实现SPOOLing系统时必须在磁盘上开辟出称为输入井和输出井的专门 区域，以存放作业信息和作业执行结果。 二、单项选择题（每小题2分，共40分） 1．下面对进程的描述中，错误的是（进程是指令的集合） 2．如果分时操作系统的时间片一定，那么 (就绪进程数越多) 则响应时间 越长。 3．在页式存储管理方案中，采用 (页表) 实现地址变换。 4．当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待，以 保证对临界资源的互斥访问，这是下列（忙则等待）同步机制准则。 5．定义：作业的周转时间＝作业的完成时间－作业到达时间。现有三个 作业同时到达，每个作业的计算时间均为1小时，它们在一台处理机上按 单道方式运行，则平均周转时间为（3小时） 6．位示图法可用于（分页式存储管理中内存空闲块的分配和回收） 7．下列进程状态的转换中，哪一个是不正确的（就绪→阻塞） 8．在一个可变式分区管理中，最坏适应分配算法宜将空闲区表中的空闲 区按（地址递减）的次序排列。 9．用V操作唤醒一个等待进行程时，被唤醒进程的状态转换为（就绪） 10．使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的 （设备独立性）功能实现的 11．假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有 一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用 SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是。（110，170，180， 195，68，45，35，12） 12．以下（管程）技术是操作系统中用来解决进程同步的。 13．设备的打开、关闭、读、写等操作是由（设备驱动程序）完成的。 14．单处理机系统中，可并行的是（II、III 和 IV） I 进程与进程 II 处理 机与设备 III 处理机与通道 IV 设备与设备 15．为了对紧急进程或重要进程进行调度，调度算法应采用（优先级法） 16.死锁的预防采取措施是（破坏产生死锁的四个必要条件之一） 17. 按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先 调度，这种调度算法是指（先来先服务法） 18.某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为 空），采用最佳适配（Best Fit）算法，分配和释放的顺序为：分配 15MB，分配30MB，释放15MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区 的大小是（15MB） 19.设有四个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则 用P、V 操作管理信号量时S的可能取值是（1，0，-1，-2，-3）。 20. 目录文件存放的信息是（所有子目录文件和数据文件的FCB） 1.（网络操作系统）不是基本的操作系统。 2．不是分时系统基本特征的是 (实时性) 3．操作系统分配资源以(进程)为基本单位。 4．产生系统死锁的原因可能是由于(多个进程竞争，资源出现了循环等待) 5．临界区是指并发进程中访问临界资源的那段 (代码) 6．在页式管理中，页表的始址存放在 (寄存器中) 7．在以下存储管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是 (单一连续分 配) 8．(单一连续分配)是进程存在的唯一标志。 9．在进程状态转换时，下列哪一种状态是不可能发生的 (等待态·运行态) 10．进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是 (时间片用完) 精品资料